23621

ELE2 455

كارشناسي ارشد

مهندسي برق - كنترل

فني و مهندسي

1403/02/22

70 ص.

محمد عطائي

كنترل مدل لغزشي پايانه اي , سيستم گسسته زمان , روئيت گر اغتشاش , قانون رسيدن , بازوي رباتيكي

اين پايان نامه با در نظر گرفتن فراگير شدن استفاده از ادوات ديجيتال گسسته زمان براي پياده‌سازي علم كنترل در زمينه‌هاي كاربردي مختلف صنعتي و نظامي و پزشكي و ...، به بررسي كنترل كننده‌ي مرسوم و توانمند مد‌لغزشي در حوزه گسسته زمان مي‌پردازد. رويكرد اصلي پايان نامه، بررسي كنترل كننده مد‌لغزشي براي سيستم‌هاي غير‌خطي گسسته زمان با جبران اغتشاش توسط رؤيت‌گر اغتشاش است. به اين صورت كه براي كنترل سيستم‌هاي غير‌خطي گسسته زمان به روش مد‌لغزشي، قانون رسيدني پيشنهاد شده است كه ترم اول آن يك تابع نا‌هموار براي تضمين رساندن حالت‌ها به سطح لغزش است. به اين ترتيب چترينگ ناشي از توابع غير‌خطي استفاده شده در قوانين رسيدن گذشته حذف شده است. همچنين توابعي از فاصله تا سطح لغزش به عنوان ضرايب در اين قانون رسيدن استفاده شده است كه در سرعت همگرايي حالت‌ها و پايداري سطح لغزش مؤثر هستند و همينطور از به وجود آمدن پرش در سيگنال كنترل جلوگيري مي‌شود. با تنظيم متغير‌هاي استفاده شده در اين توابع مي‌توان به سرعت همگرايي بيشتري با شرايط يكسان با حالت ضرايب ثابت دست پيدا كرد. براي بهبود عملكرد حلقه بسته سيستم از سطح لغزش پايانه‌اي به جاي سطح لغزش‌هاي خطي متدوال، استفاده شده است. اغتشاشات خارجي ابتدا توسط رؤيت‌گر اغتشاش تاخير زماني كه استفاده از آن در سيستم‌ هاي گسسته زمان متداول است جبران شده است كه مزايا و معايب خود را دارد. بهترين عملكرد اين رؤيت‌گر اغتشاش در حالت اغتشاش با مقدار ثابت است. پس از آن براي تخمين اغتشاشات سينوسي با فرض مشخص بودن فركانس، رؤيت‌گر گسسته زمان جديدي پيشنهاد و پياده‌سازي شده است. با اين رؤيت‌گر جديد خطاي تخمين اغتشاش در حالت سينوسي به صفر مي‌رسد و نشان داده مي‌شود كه خطاي حالت دائمي اين رؤيت‌گر نسبت به رؤيت‌گر تاخير زماني كوچك‌تر است و در نهايت عملكرد حلقه بسته سيستم بهبود پيدا مي‌كند. اين پايان نامه براي اجراي روش پيشنهادي خود و مقايسه‌ي آن با ديگر روش‌هاي پيشنهاد شده ابتدا سيستم بازوي رباتيكي دو درجه آزادي در نظر مي‌گيرد و سپس به گسسته سازي معادلات ديناميكي آن مي‌پردازد. پس از آن سيستم به دست آمده در نرم‌افزار شبيه سازي شده و كنترل كننده و رؤيت‌گر اغتشاش پيشنهادي بر روي آن اعمال مي‌شوند. نتايج به دست آمده نشان دهنده كارايي روش پيشنهادي در حذف چترينگ نامناسب و جلوگيري از پرش سيگنال كنترل است كه در مقايسه با روش‌هاي گذشته مشخص مي‌شود. همينطور نتايج شبيه‌سازي رؤيت‌گر اغتشاش پيشنهادي براي حالت سينوسي نيز همگرا شدن خطاي تخمين به صفر را نشان مي‌دهد.

sliding mode control , Discrete time system , Distrubance observer

Design of discrete-time Terminal Sliding Mode Controller for nonlinear systems with disturbance compensation

مهندسي برق

Use of digital and logical equipment and PC’s in implementing the control logic for various types of practical systems was largely increasing in the past decade. With keeping this in mind This thesis explores implementation of sliding mode control for discrete time systems, which is one of the most popular and efficient nonlinear control methods that implemented in industry due to its robustness against uncertainties and disturbances and its ease of implementation. This thesis proposes a newly designed reaching law which doesn’t have any nonlinear term for switching instead it has a non-smooth function. Moreover, the Coefficients of both two terms of the reaching law are functions of the distance between states and sliding surface and are non-stationary. With this approach the chattering phenomenon largely reduce and with keeping the reaching phase control input will not have large value in first steps. For disturbance compensation, first a delay-based disturbance observer is used which is the best for constant disturbances and after that a newly designed discrete time disturbance observer for sinusoidal disturbances with known frequency is proposed and its better performance against delay-based disturbance observer for sinusoidal disturbances is showed. A terminal sliding surface is used for even better convergence speed of stats to set point after reaching the sliding surface. A 2 DOF robotic manipulator which is a well know nonlinear system is selected for implementing the proposed method. First the system equations are discretized and after that the proposed method and the previous methods implemented for comparison. Simulation results show the effectiveness of this thesis method for removing chattering and over shoot of control signal in comparison to previous methods.

5

الهيار منتظري